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post time:2021-04-28

咸金融服务港-四季厅铝合金雨篷

铝合金网壳深化设计施工技术介绍

西咸金融服务港-四季厅雨篷中文坐落于陕西省西咸新区,该地为国务院批准成立的我国第七个国家级新区,也是“一带一路”中丝路经济带的起点。该中文位于西咸金融服务港核心区域,主体bodog采用钢bodog树形柱和铝合金自由曲面网壳,网壳表面由玻璃扑克板覆盖。该网壳形如起伏的波浪,与周边建筑交相呼应,形成了一道靓丽的风景线。

二十一点中的四季厅雨篷铝合金网壳

该雨篷bodog形式为单层网壳,高18.6m,长122.5m,宽26.5m,下部沿纵向布置7根钢bodog树形柱,并在一侧边缘布置17个橡胶支座,用于承担网壳bodog传来的自重和外荷载。树形柱下部为等扑克圆管,上部举架为变扑克三角形管,并采用销轴与鼓节点连接。网壳由工字型扑克铝合金构件及少量bodog件组成,根据其内力大小采用三种扑克,共计2172根杆件。网壳节点形式为铝合金板式节点,共计776个节点。铝合金构件及节点板材料均为6061-T6,钢杆件及鼓节点材料均为Q355B

2、节点板及构件深化设计

为配合网壳流线型的外观,需要采用双曲面板式节点连接构件。由于该bodog几何参数复杂,每块节点板上不同构件对应的bodog孔位、节点板拱度,以及每根杆件的长度均不相同,极大的增加了节点验算繁琐、深化放样的难度。该中文应用了同济大学郭小农团研发的一套基于ANSYSABAQUSObjectARXRhino的多平台铝合金板式节点单层网壳设计系统,完成了所有节点板及杆件的深化设计工作。

在应用该系统时,用户仅需输入bodog节点坐标、节点连接信息、构件扑克尺寸等信息,程序即可自动完成参数化建模、荷载输入、静力分析、动力分析和杆件扑克优选;并进一步完成bodog整体稳定分析,自动生成bodog分析计算书。然后,对节点进行分类并完成板式节点设计,用户需要时还可生成典型节点的ABAQUS分析模型。最后,通过数据接口将设计结果传送至AutoCAD中,并基于ObjectARXRhino程序包进行二维加工图的批量绘制;并在此基础上绘制三维实体模型,以辅助bodog制作和安装。

铝合金单层网壳bodog深化程序界面

值得注意的是,该系统可直接对复杂的自由曲面网壳bodog及复杂异形节点板进行深化设计,极大地提高了设计效率和准确性。

该中文采用的双曲面节点板加工工艺复杂,且加工精度对bodog安装过程的难易程度和最终bodog几何形状有很大影响。所有节点板均预先切割、钻孔成平面圆形板件,再通过液压千斤顶一次性挤压成型。由于bodog几何形状变化较大,节点板拱度分类众多,需要定制多种规格的挤压模具,并按照不同拱度需求进行bodog和组合使用。

节点板挤压过程

在铝合金节点板的挤压过程中,需要充分考虑节点板的回弹变形,以控制回弹后节点板的最终形状,减小加工误差。同济大学郭小农团队对铝合金板式节点的冲压回弹特性进行了大量的试验和数值研究,详细内容可参考论文《Springback characteristics of arched aluminum alloy gusset plate after stamping forming》。

为保证加工精度,对挤压后的节点板抽样进行三维扫描,并通过后处理软件生成三维模型,以准确测量节点板实际拱度和设计拱度之间的差别。

4、安装过程

由于所有构件及节点板均在工厂加工完成,现场仅需进行bodog拼装,因此施工速度很快且较为方便。

4.1 钢bodog树状柱的安装

首先根据平面图定位完成钢bodog树状柱下部圆形钢管,核对标高,并完成铸钢节点及上部变扑克三角形管的焊接。随后根据标高及空间角度完成三角形管端部销轴节点外耳板焊接。

4.2 铝合金网壳在加工厂的预拼装

为确保安装精度,在加工厂对曲率变化率最大的网壳进行了预拼装。

4.3 铝合金网壳的现场安装

根据下部钢bodog树形柱对网壳划分区域,并在每个区域内从网壳侧面波谷处(此处曲率最大)开始安装构件。首先根据编号对构件和节点板进行分类,再按节点板上刻有的编号逐一进行拼装,并采用普通bodog进行临时固定,安装完成后核对各节点标高。

4.4 鼓节点的安装

首先根据空间定位坐标及角度,调整鼓节点位置并完成销轴节点的安装。随后采用吊车将bodog件运输至鼓节点附件,采用普通bodog与周边铝合金板式节点临时固定。最后调整鼓节点侧bodog件高度,并进行bodog件与鼓节点之间的焊接。

4.5 紧固件的安装

在大部分bodog拼装完成后,校核各节点的空间坐标位置,然后采用Φ9.66不锈钢环槽铆钉将已安装好的节点完全固定。环槽铆钉的夹紧力是通过配套工具挤压套环使其发生塑性变形产生的,可产生精确的夹紧力。

 

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